什么是双支出问题，区块链如何阻止它？

了解双支出问题

双支出问题是数字货币系统中的一个基本挑战，在数字货币系统中，相同的数字令牌可以花费不止一次。与无法同时交给两个不同人的实物现金不同，可以复制和重复使用数字文件。这在数字交易中造成了脆弱性，因为恶意演员可以复制数字硬币并将其发送给多个收件人，从而有效地花了两次相同的资金。这破坏了任何数字支付系统的信任和完整性。在传统的金融系统中，像银行这样的中央当局通过维护分类帐和验证交易来防止这种情况。但是，在缺乏中央权威的分散环境中，解决双重支出变得更加复杂。

区块链技术如何解决该问题

区块链通过加密验证，分散的共识和不可变的分类帐记录的结合来防止双重支出。使用发件人的私钥将区块链上的每个交易数字签名，以确保真实性。一旦向网络广播，节点通过检查发件人是否有足够的余额以及是否已经花费了这些资金来验证交易。该验证不是由单个实体而是由分布式节点网络执行的，从而消除了对中央权威的依赖。经过验证的交易分为块，然后将其添加到年代耐药链中。

核心创新在于共识机制，例如工作证明（POW）或股份证明（POS），这确保所有参与者都同意分类帐状态。为了确认交易，必须将其包含在大多数网络接受的块中。一旦添加了一个块，更改就需要重新计算所有后续块，并控制超过50％的网络计算能力 - 这一壮举在大型，完善的区块链（如Bitcoin）中是计算上不切实际的。

交易验证和确认过程

当用户启动加密货币事务时，会发生多个步骤以防止双重支出：

• 该交易被广播到点对点节点网络。
• 节点通过检查发件人的数字签名并确认输入（所花费的资金）尚未在以前的交易中使用。
• 将有效的交易收集到孟买（内存池）中，等待在新块中包含。
• 矿工或验证者从Mempool选择交易，优先考虑那些交易费用较高的交易。
• 选定的交易被哈希并包括在候选区块中。
• 矿工或验证器求解了一个加密拼图（以POW）或基于损失（In pos）选择，以将块添加到区块链中。
• 添加块后，交易将获得其第一个确认。顶部添加的每个后续块都会增加确认的数量，从而使逆转更加困难。

交易的确认越多，与双重支出尝试相抵触的安全越牢固。对于高价值交易，服务通常需要六次确认以确保最终性。

防止比赛攻击和芬尼攻击

尽管有区块链的强大设计，但在特定条件下仍存在某些双重支出攻击媒介。当用户快速连续地向两个不同的接收者发送相同的资金时，就会发生竞赛攻击，希望一项交易能够确认，而另一笔交易被拒绝。只有接受者接受未确认的交易，这是可行的。为了减轻这种情况，用户和服务应在考虑最终交易之前至少等待一个确认。

另一个罕见的攻击是以Bitcoin的早期贡献者之一Hal Finney的名字命名的Finney Attact 。在这种情况下，一名矿工预定了一种将某些硬币花费在自己的钱包中但没有广播的交易。然后，他们将相同的硬币用于公共交易。收到商品或服务后，他们释放了预矿区，可能使公共交易无效。此攻击需要精确的时机和内部挖掘访问，因此很难大规模执行。最好的防御方法是等待多次确认，然后再发布商品或服务。

不变性和分布式分类帐在安全中的作用

区块链的不变性对于防止双支出至关重要。一旦数据写入一个块，该块通过加密哈希链接到链条，更改任何交易将需要更改所有后续块。这将需要巨大的计算能力，尤其是在大型网络上。分类帐的分布性质可确保每个节点都包含整个区块链的副本。如果一个节点试图引入欺诈版本的分类帐，则大多数人会迅速检测并拒绝差异。

此外，区块链的透明和审核性质使任何人都可以验证交易历史记录。新事务中的每个输入都引用了先前的未固定交易输出（UTXO）。节点检查UTXO设置，以确认所花费的资金尚未消耗。该系统可确保除非网络共识受到损害，否则不得花两次硬币。

常见问题

在Bitcoin等良好的区块链上可以双重支出发生吗？虽然在理论上可能，但在Bitcoin（例如Bitcoin）之类的大型，分散的区块链上的双重支出极不可能是由于较高的哈希速率和分布式共识。攻击者将需要控制网络采矿能力的50％以上（51％的攻击），这非常昂贵且可检测到。

如果同时使用相同输入的两项交易，会发生什么？网络将接受要确认的第一个块中包含的交易。另一笔交易无效，并从mempool删除。节点遵循最长的有效链，确保一致性。

所有加密货币是否都以相同的方式防止双重支出？大多数加密货币都使用基于区块链的机制和共识算法来防止双重支出。但是，具体细节各不相同 - 以太坊（以太坊）的利益链证明使用基于固定硬币的验证器选择，而Bitcoin等工作链的证明依赖于计算工作。

接受零确认的加密货币付款安全吗？接受零确认交易具有风险，尤其是对于高价值项目。尽管许多小型交易很快就解决了，但存在种族攻击的可能性。为了安全性，强烈建议等待至少一到六个确认。